(57)【要約】【課題】地盤に杭を挿入した後に、杭の下方に杭を支持する部位を構築することができる回転圧入杭装置を提供することを課題とする。【解決手段】地盤内に埋設される杭の下端部に接続され、杭とともに地盤内に挿入される回転圧入杭装置１であって、杭内に挿通され、杭の軸線回りに正回転及び逆回転可能な回転軸１０と、杭の下端部から突出した回転軸１０の下端部に係合して、正回転又は逆回転することにより、地盤を掘削する掘削部材２０と、杭の下端部が接続されるとともに、掘削部材２０に係合して正回転することにより、掘削土砂を外方に押し出す圧密部材３０とを備え、回転軸１０と掘削部材２０は、回転軸１０を正回転及び逆回転させた状態で係合し、掘削部材２０と圧密部材３０は、掘削部材２０を正回転させた状態で係合するように構成されていることを特徴としている。【選択図】図２
2007291667.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
地盤内に埋設される中空な杭の下端部に接続され、前記杭とともに前記地盤内に挿入される回転圧入杭装置であって、
前記杭内に挿通され、前記杭の軸線回りに正回転及び逆回転可能な回転軸と、
前記杭の下端部から突出した前記回転軸の下端部に係合して、前記正回転又は前記逆回転することにより、前記地盤を掘削する掘削部材と、
前記杭の下端部が接続されるとともに、前記掘削部材に係合して前記正回転することにより、掘削土砂を外方に押し出す圧密部材と、を備え、
前記回転軸と前記掘削部材は、前記回転軸を前記正回転及び前記逆回転させた状態で係合するように構成され、
前記掘削部材と前記圧密部材は、前記掘削部材を前記正回転させた状態で係合するように構成されていることを特徴とする回転圧入杭装置。
【請求項２】
前記回転軸と前記掘削部材は、前記回転軸に形成された係合溝に、前記掘削部材に形成された係合突起が入り込むことにより係合するように構成され、
前記係合溝には、前記係合突起を挿入可能な着脱部と、前記回転軸を前記正回転させたときに、前記係合突起が入り込んで係合する正回転係合部と、前記回転軸を前記逆回転させたときに、前記係合突起が入り込んで係合する逆回転係合部と、が形成され、前記係合突起を前記着脱部内に位置決めする位置決め部材が設けられており、
前記位置決め部材は、前記回転軸に前記掘削部材を着装して、前記回転軸を前記正回転させるときには、前記係合突起によって押し上げられ、前記回転軸を前記正回転から前記逆回転に反転させたときには、前記係合突起と前記正回転係合部との間に落とし込まれ、さらに、前記回転軸を前記逆回転から前記正回転に反転させたときには、前記正回転係合部に入り込むことにより、前記係合突起を前記着脱部内に位置決めするように構成されていることを特徴とする回転圧入杭装置。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載の回転圧入杭装置を用いた杭の埋設方法であって、
前記回転軸、前記掘削部材及び前記圧密部材を係合させるとともに、前記杭の下端部を前記圧密部材に接続する段階と、
前記回転軸を前記正回転させることにより、前記掘削部材によって地盤を掘削するとともに、前記圧密部材によって掘削土砂を外方に押し出しながら、前記杭を地盤内に挿入する段階と、
前記回転軸とともに前記掘削部材を前記逆回転させることにより、前記掘削部材と前記圧密部材の係合を解除し、前記逆回転させた前記掘削部材によって、前記杭の下方の前記地盤を掘削する段階と、
前記回転軸を前記正回転させることにより、前記回転軸と前記掘削部材の係合を解除し、前記回転軸を前記杭内から引き上げる段階と、
を含むことを特徴とする杭の埋設方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、地盤内に杭を埋設するための回転圧入杭装置、及びその回転圧入杭装置を用いた杭の埋設方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
地盤内に杭を埋設するための回転圧入杭装置としては、図１３に示すように、中空な杭Ｋ内に挿通されている回転伝達体１１０と、杭Ｋの先端部から突出した回転伝達体１１０に外嵌されるとともに、杭Ｋの下端部が接続されている先端本体１３０と、を備え、回転伝達体１１０と先端本体１３０は、回転伝達体１１０を正回転させた状態で係合するように構成されている回転圧入杭装置１００がある（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
このような従来の回転圧入杭装置１００では、回転伝達体１１０を杭Ｋの軸線回りに正回転させることにより、回転伝達体１１０の下面に設けられた掘削刃１２０によって地盤を掘削することができる。また、回転伝達体１１０とともに正回転した先端本体１３０によって掘削土砂を外方に押し出すことにより、杭Ｋの周囲の掘削土砂を圧密して支持力を高めながら、杭Ｋを地盤内に挿入することができる。
また、杭Ｋを所定の深さまで挿入した後は、回転伝達体１１０を逆回転させることにより、回転伝達体１１０と先端本体１３０の係合を解除し、回転伝達体１１０を杭Ｋ内から引き上げて回収することができる。
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−９１９８号公報（段落００４０〜００４２、図２）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ここで、地盤の強度が低い場合には、埋設した杭Ｋが沈下してしまう可能性がある。そこで、杭Ｋを地盤内に挿入する前に、杭Ｋの下端部が到達する位置よりも下方を掘削し、その掘削した部位をセメントミルク等の固化剤で硬化させて、杭Ｋを支持する部位を構築した後に、前記した従来の回転圧入杭装置１００を用いて、杭Ｋを地盤内に挿入することにより、杭Ｋの沈下を防ぐことができる。
【０００６】
しかしながら、前記した方法で杭Ｋの沈下を防ぐ場合には、杭Ｋを埋設する位置をアースオーガ等の掘削装置によって掘削し、掘削装置を撤去した後に、従来の回転圧入杭装置１００を設置して杭Ｋを挿入することになるため、杭Ｋを埋設するときの作業が煩雑になってしまうという問題がある。
【０００７】
そこで、本発明では、前記した問題を解決し、地盤に杭を挿入した後に、杭の下方に杭を支持する部位を構築することができる回転圧入杭装置及び杭の埋設方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記課題を解決するため、本発明は、地盤内に埋設される中空な杭の下端部に接続され、杭とともに地盤内に挿入される回転圧入杭装置であって、杭内に挿通され、杭の軸線回りに正回転及び逆回転可能な回転軸と、杭の下端部から突出した回転軸の下端部に係合して、正回転又は逆回転することにより、地盤を掘削する掘削部材と、杭の下端部が接続されるとともに、掘削部材に係合して正回転することにより、掘削土砂を外方に押し出す圧密部材と、を備え、回転軸と掘削部材は、回転軸を正回転及び逆回転させた状態で係合するように構成され、掘削部材と圧密部材は、掘削部材を正回転させた状態で係合するように構成されていることを特徴としている。
【０００９】
この構成によれば、回転軸を正回転させることにより、掘削部材によって地盤を掘削するとともに、圧密部材によって掘削土砂を圧密しながら、杭を地盤内に挿入することができる。その後、回転軸とともに掘削部材を逆回転させることにより、掘削部材と圧密部材の係合を解除し、逆回転させた掘削部材によって、圧密部材及び杭よりも下方の地盤を掘削することができる。さらに、回転軸を正回転させることにより、回転軸と掘削部材の係合を解除し、回転軸を杭内から引き上げて回収することができる。
このように、本発明の回転圧入杭装置では、杭を地盤内に挿入した後に、杭の下方の地盤を掘削して、杭を支持する部位を構築することができるため、杭を埋設するときの作業効率を向上させることができる。
また、回転軸、掘削部材及び圧密部材は、回転軸を正回転又は逆回転させることにより、それぞれ係合させたり、係合を解除したりすることができるため、回転軸、掘削部材及び圧密部材を容易に着脱することができる。
【００１０】
前記した回転圧入杭装置において、回転軸と掘削部材は、回転軸に形成された係合溝に、掘削部材に形成された係合突起が入り込むことにより係合するように構成され、係合溝には、係合突起を挿入可能な着脱部と、回転軸を正回転させたときに、係合突起が入り込んで係合する正回転係合部と、回転軸を逆回転させたときに、係合突起が入り込んで係合する逆回転係合部と、が形成され、係合突起を着脱部内に位置決めする位置決め部材が設けられており、位置決め部材は、回転軸に掘削部材を着装して、回転軸を正回転させるときには、係合突起によって押し上げられ、回転軸を正回転から逆回転に反転させたときには、係合突起と正回転係合部との間に落とし込まれ、さらに、回転軸を逆回転から正回転に反転させたときには、正回転係合部に入り込むことにより、係合突起を着脱部内に位置決めするように構成することができる。
【００１１】
この構成によれば、回転軸を正回転させて、地盤を掘削するとともに掘削土砂を圧密しているときには、掘削部材の係合突起は、回転軸の係合溝の正回転係合部に入り込み、位置決め部材は係合突起によって押し上げられる。その後、回転軸を逆回転させて、杭の下方の地盤を掘削するときには、係合突起は係合溝の逆回転係合部に入り込み、位置決め部材は係合突起と正回転係合部の間に落とし込まれる。そして、回転軸を正回転させて、回転軸と掘削部材の係合を解除するときには、位置決め部材が正回転係合部に入り込むことにより、係合突起は正回転係合部に入り込めなくなり、係合突起は係合溝の着脱部内に位置決めされることになる。これにより、回転軸と掘削部材の係合を解除するときに、係合突起を着脱部内に容易に配置することができるため、作業効率を向上させることができる。
【００１２】
前記した回転圧入杭装置を用いた杭の埋設方法であって、回転軸、掘削部材及び圧密部材を係合させるとともに、杭の下端部を圧密部材に接続する段階と、回転軸を正回転させることにより、掘削部材によって地盤を掘削するとともに、圧密部材によって掘削土砂を外方に押し出しながら、杭を地盤内に挿入する段階と、回転軸とともに掘削部材を逆回転させることにより、掘削部材と圧密部材の係合を解除し、逆回転させた掘削部材によって、杭の下方の地盤を掘削する段階と、回転軸を正回転させることにより、回転軸と掘削部材の係合を解除し、回転軸を杭内から引き上げる段階と、を含むことを特徴としている。
【００１３】
この構成によれば、杭を地盤内に挿入した後に、杭の下方の地盤を掘削して、杭を支持する部位を構築することができるため、杭を埋設するときの作業効率を向上させることができる。
また、回転圧入杭装置の回転軸、掘削部材及び圧密部材は、回転軸を正回転又は逆回転させることにより、それぞれ係合させたり、係合を解除したりすることができるため、回転軸、掘削部材及び圧密部材を容易に着脱することができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の回転圧入杭装置及び杭の埋設方法によれば、杭を地盤内に挿入した後に、掘削部材と圧密部材の係合を解除して、掘削部材によって杭の下方の地盤を掘削することができ、さらに、回転軸と掘削部材の係合を解除して、回転軸を杭内から引き上げて回収することができる。このように、地盤内に挿入した杭の下方を掘削して、杭を支持する部位を構築することができるため、杭を埋設するときの作業効率を向上させることができる。
また、回転軸を正回転又は逆回転させることにより、回転軸、掘削部材及び圧密部材をそれぞれ容易に着脱することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
次に、本発明の実施形態について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。
なお、各実施形態の説明において、同一の構成要素に関しては同一の符号を付し、重複した説明は省略するものとする。
【００１６】
＜第一実施形態＞
まず、本発明の第一実施形態について説明する。最初に第一実施形態の回転圧入杭装置の構成について説明した後に、その回転圧入杭装置を用いた杭の埋設方法について説明する。
図１は、第一実施形態の回転圧入杭装置を上から見た斜視図である。図２は、第一実施形態の回転圧入杭装置を分解した状態を上から見た斜視図である。
【００１７】
［回転圧入杭装置の構成］
図１及び図２に示す回転圧入杭装置１は、地盤内に埋設される中空な杭の下端部に接続され、杭の軸線回りに正回転することにより、杭とともに地盤内に挿入されるものである。なお、以下の説明において、「正回転」、「逆回転」とは、前記した杭の軸線回りの回転方向を示しており、正回転は平面視で時計回り（右回り）、逆回転は平面視で反時計回り（左回り）である。
【００１８】
回転圧入杭装置１は、杭内に挿通され、正回転及び逆回転可能な回転軸１０と、杭の下端部から突出した回転軸１０の下端部に係合して、正回転又は逆回転することにより、地盤を掘削する掘削部材２０と、杭の下端部が接続されるとともに、掘削部材２０に係合して正回転することにより、掘削土砂を外方に押し出す圧密部材３０と、を備えている。
そして、回転軸１０と掘削部材２０は、回転軸１０を正回転及び逆回転させた状態で係合するように構成されている。また、掘削部材２０と圧密部材３０は、掘削部材２０を正回転させた状態で係合するように構成されている。
【００１９】
［回転軸の構成］
図３は、第一実施形態の回転軸を示した図で、（ａ）は側面図、（ｂ）は底面図である。
回転軸１０は、図２及び図３に示すように、円柱状の部材であり、下端部には、掘削部材２０を係合させるための第一係合溝１１が形成されており、上端部には、図示しない回転駆動装置の回転駆動軸を接続するための挿入部１２が形成されている。
【００２０】
第一係合溝１１は、回転軸１０の下端部の外周面に形成された側面視でＴ字状の凹溝であり、回転軸１０の中心部を挟んで二箇所に形成されている。
この第一係合溝１１は、回転軸１０の軸方向に延設され、後記する掘削部材２０の第一係合突起２６を挿入可能な着脱部１１ａと、着脱部１１ａの上端部から両側にそれぞれ突出した正回転係合部１１ｂ及び逆回転係合部１１ｃと、から構成され、着脱部１１ａの下端部が回転軸１０の下面に開放されている。なお、図３（ａ）では、着脱部１１ａの右側に正回転係合部１１ｂが配置され、左側に逆回転係合部１１ｃが配置されている。
【００２１】
また、上端部に形成された挿入部１２は、図示しない回転駆動装置の回転駆動軸に挿入される部位であり、この挿入部１２がピンジョイント等の接続手段によって回転駆動軸に接続されるように構成されている。
【００２２】
さらに、回転軸１０の中心部には、軸方向に供給穴１３が貫通している。この供給穴１３の上端開口部には、外部からセメントミルク等の固化剤を供給する供給管が接続可能となっている。
また、第一係合溝１１よりも上方の外周面には、環状のパッキン１４が外嵌されている。
【００２３】
［掘削部材の構成］
図４は、第一実施形態の掘削部材を示した図で、（ａ）は平面図、（ｂ）は側断面図、（ｃ）底面図である。
掘削部材２０は、図２及び図４に示すように、前記した回転軸１０の下端部が上方から挿入される円筒状の掘削本体部２１を有している。
【００２４】
掘削本体部２１の下端開口部は底板２２によって塞がれており、底板２２の下面には、地盤を掘削するための下端掘削刃２３が取り付けられている。この下端掘削刃２３は、側面視で逆三角形の板状部材であり、頂点が掘削本体部２１の中心に配置され、両側の縁部には、複数のビット２３ａが設けられている。
【００２５】
また、掘削本体部２１の外周面において、高さ方向の中間部には、外方に突出した板状のフランジ部２４が形成されている。
フランジ部２４には、地盤を掘削するための側方掘削刃２５が、掘削本体部２１の中心部を挟んで二箇所に設けられている。この側方掘削刃２５は、正回転方向に向かって斜め下方に傾斜している正回転掘削刃２５ａと、逆回転方向に向かって斜め下方に傾斜している逆回転掘削刃２５ｂとが形成されている。
【００２６】
そして、地盤内で掘削部材２０を正回転させたときには、下端掘削刃２３及び各正回転掘削刃２５ａ，２５ａによって地盤を掘削することができ、地盤内で掘削部材２０を逆回転させたときには、下端掘削刃２３及び各逆回転掘削刃２５ｂ，２５ｂによって地盤を掘削することができる。
【００２７】
また、掘削本体部２１の内周面には、掘削本体部２１内に回転軸１０が挿入されたときに、回転軸１０の第一係合溝１１に入り込む第一係合突起２６が、掘削本体部２１の中心部を挟んで二箇所に形成されている。この第一係合突起２６は、掘削本体部２１の高さ方向の中間位置で内方に向かって突出している板状の部材であり、回転軸１０の外周面に沿うように湾曲している。
【００２８】
さらに、掘削本体部２１の底板２２の中心部には、掘削本体部２１内に回転軸１０が挿入されたときに、回転軸１０の供給穴１３の下端開口部に連通する注入穴２７が貫通している。この注入穴２７には、開閉弁（図示せず）が設けられており、外部の操作手段によって開閉自在となっている。
なお、注入穴２７の下方には、下端掘削刃２３が配置されることになるが、下端掘削刃２３において注入穴２７に対応する位置には、切り欠き溝２３ｂが形成されているため、回転軸１０の供給穴１３に供給された固化剤は、注入穴２７を通じて掘削部材２０の下方に排出されることになる。
【００２９】
また、掘削本体部２１の上端部の外周縁には、掘削部材２０に圧密部材３０が着装されたときに、後記する圧密部材３０の第二係合溝３９に入り込む第二係合突起２８が、掘削本体部２１の中心部を挟んで二箇所に形成されている。この第二係合突起２８は、外方に向けて突出した板状の部材であり、圧密部材３０の第二係合溝３９の形状に対応して、平面視で扇状の形状となっている。
【００３０】
［圧密部材の構成］
図５は、第一実施形態の圧密部材を示した図で、（ａ）は平面図、（ｂ）は側断面図、（ｃ）は底面図である。
圧密部材３０は、図２及び図５に示すように、前記した掘削部材２０の掘削本体部２１に上方から外嵌される円筒状の圧密本体部３１を有している。
圧密本体部３１の上端部には、地盤に埋設する杭を接続するための接続部３２が設けられている。この接続部３２は、圧密本体部３１の上端部の外周縁に沿って形成された円筒状の部材であり、杭の下端部に外嵌可能となっている。
【００３１】
また、圧密本体部３１の上端部の外周縁には、外方に突出した板状の外側フランジ部３３が形成されている。この外側フランジ部３３には、平面視で矩形状に切り欠いた開口部３４が、圧密本体部３１の中心部を挟んで二箇所に形成されている。
外側フランジ部３３の開口部３４において、正回転方向の縁部には、逆回転方向の斜め上方に向かって傾斜している板状の上刃３５の下端部が取り付けられている。この上刃３５は、内側縁が接続部３２の外周面に取り付けられており、上面が外方に向くように傾けて取り付けられている。
【００３２】
また、外側フランジ部３３の開口部３４において、逆回転方向の縁部には、正回転方向の斜め下方に向かって傾斜している板状の下刃３６の上端部が取り付けられている。この下刃３６は、圧密本体部３１の外周面に沿って取り付けられており、上面が外方に向くように傾けて取り付けられている。
【００３３】
そして、掘削部材２０に圧密部材３０を係合させ、地盤内で掘削部材２０及び圧密部材３０を正回転させたときには、掘削部材２０によって掘削された掘削土砂は、外側フランジ部３３の各開口部３４，３４を通って、外側フランジ部３３の上面側に移動することになる。このとき、各開口部３４，３４に取り付けられた上刃３５及び下刃３６は、上面が外方に向いているため、上刃３５及び下刃３６の上面によって、掘削土砂は外方に押し出され、掘削土砂が圧密されることになる。
【００３４】
また、圧密本体部３１の上端部の内周縁には、内方に突出した板状の内側フランジ部３７が形成されている。そして、圧密本体部３１の上端開口部には、内側フランジ部３７によって囲まれた円形の挿通穴３８が形成されており、この挿通穴３８には、回転軸１０が挿通可能となっている。
【００３５】
さらに、圧密本体部３１の内周面には、掘削部材２０の第二係合突起２８が下方から入り込む第二係合溝３９が、圧密本体部３１の中心部を挟んで二箇所に形成されている。第二係合溝３９は、圧密本体部３１の内周面に形成された凹溝であり、平面視で扇状に形成されている。この第二係合溝３９は、圧密部材３０の軸方向に延設されている着脱部１９ａと、着脱部３９ａの上端部から側方に突出した係合部１９ｂと、から構成され、着脱部１１ａの下端部が圧密本体部３１の下面に開放されている。なお、図５（ｂ）では、着脱部３９ａの右側に係合部３９ｂが配置されている。
【００３６】
［回転軸と掘削部材の係合］
次に、回転軸１０と掘削部材２０の係合について説明する。
図６は、第一実施形態の回転軸と掘削部材の係合を示した図で、（ａ）は回転軸に掘削部材を着装した状態の部分側断面図、（ｂ）は回転軸を正回転させて、回転軸と掘削部材を係合させた状態の部分側断面図である。図７は、第一実施形態の回転軸と掘削部材の係合を示した図で、回転軸を逆回転させて、回転軸と掘削部材を係合させた状態の部分側断面図である。
【００３７】
回転軸１０と掘削部材２０を係合させる場合には、まず、図６（ａ）に示すように、回転軸１０の下端部を掘削部材２０の掘削本体部２１内に上方から挿入する。このとき、掘削部材２０の第一係合突起２６を、回転軸１０の第一係合溝１１の着脱部１１ａに入り込ませ、第一係合突起２６を着脱部１１ａ内の上端部に配置する。
なお、回転軸１０の各第一係合突起２６，２６、及び掘削部材２０の各第一係合溝１１，１１の構成はそれぞれ同一であるため、以下の説明では、一方の第一係合突起２６と第一係合溝１１の係合について説明し、他方の第一係合突起２６と第一係合溝１１の係合については、その説明を省略する。
【００３８】
また、回転軸１０を掘削部材２０に着装したときには、回転軸１０に外嵌されたパッキン１４が、掘削部材２０の掘削本体部２１の内周面に密着するため、掘削本体部２１内への掘削土砂の流入を防ぐことができる。さらに、回転軸１０の供給穴１３（図３（ｂ）参照）と、掘削部材２０の注入穴２７の間にもパッキン（図示せず）を介設することにより、掘削本体部２１内への掘削土砂の流入を防いでいる。
【００３９】
そして、図６（ｂ）に示すように、回転軸１０を正回転させたときには、掘削部材２０の第一係合突起２６の逆回転側（図６（ｂ）の右側）の端部は、回転軸１０の第一係合溝１１の正回転係合部１１ｂに入り込み、第一係合突起２６が正回転係合部１１ｂに押されることにより、回転軸１０とともに掘削部材２０が正回転する。また、掘削部材２０の第一係合突起２６が回転軸１０の正回転係合部１１ｂに入り込むことにより、回転軸１０と掘削部材２０は上下方向に抜けない状態となる。このように、回転軸１０を正回転させることにより、回転軸１０と掘削部材２０を係合させることができる。
【００４０】
また、図７に示すように、回転軸１０を逆回転させたときには、掘削部材２０の第一係合突起２６の正回転側（図７の左側）の端部は、回転軸１０の第一係合溝１１の逆回転係合部１１ｃに入り込み、第一係合突起２６が逆回転係合部１１ｃに押されることにより、回転軸１０とともに掘削部材２０が逆回転することになる。また、掘削部材２０の第一係合突起２６が回転軸１０の逆回転係合部１１ｃに入り込むことにより、回転軸１０と掘削部材２０が上下方向に抜けない状態となる。このように、回転軸１０を逆回転させた場合にも、回転軸１０を正回転させた場合と同様に、回転軸１０と掘削部材２０を係合させることができる。
【００４１】
［掘削部材と圧密部材の係合］
次に、掘削部材２０と圧密部材３０の係合について説明する。
図８は、第一実施形態の掘削部材と圧密部材の係合を示した図で、（ａ）は掘削部材に圧密部材を着装した状態の部分側断面図、（ｂ）は掘削部材に圧密部材を着装した状態の部分断面底面図、（ｃ）は掘削部材と圧密部材を係合させた状態の部分断面底面図である。なお、図８（ｂ）及び（ｃ）では、掘削部材と圧密部材の関係を分かり易く示すため、回転軸は省略されている。
【００４２】
掘削部材２０と圧密部材３０を係合させる場合には、まず、図８（ａ）及び（ｂ）に示すように、掘削部材２０の掘削本体部２１に圧密部材３０の圧密本体部３１を上方から外嵌させる。このとき、掘削部材２０の各第二係合突起２８，２８を、圧密部材３０の各第二係合溝３９，３９の着脱部３９ａに入り込ませる。
【００４３】
そして、図８（ｃ）に示すように、掘削部材２０を正回転させたときには、掘削部材２０の各第二係合突起２８，２８の正回転側の端部は、圧密部材３０の各第二係合溝３９，３９の係合部３９ｂに入り込み、各第二係合突起２８，２８が各係合部３９ｂ，３９ｂを押すことにより、掘削部材２０とともに圧密部材３０が正回転することになる。また、掘削部材２０の各第二係合突起２８，２８が圧密部材３０の各係合部３９ｂ，３９ｂに入り込むことにより、掘削部材２０と圧密部材３０が上下方向に抜けない状態となる。このように、掘削部材２０を正回転させることにより、掘削部材２０と圧密部材３０を係合させることができる。
【００４４】
［杭の埋設方法］
次に、前記した回転圧入杭装置１を用いた杭の埋設方法について説明する。
図９は、第一実施形態の杭の埋設方法を示した図で、（ａ）は地盤を掘削するとともに掘削土砂を圧密している態様の部分側断面図、（ｂ）は杭の下方を掘削している態様の部分側断面図である。図１０は、第一実施形態の杭の埋設方法を示した図で、（ａ）は回転軸と掘削部材の係合を解除した状態の部分側断面図、（ｂ）は回転軸を回収した状態の部分側断面図である。
【００４５】
まず、杭を埋設するための施工領域内に回転駆動装置を設置する。この回転駆動装置は、軸方向が鉛直方向に配置された回転駆動軸４０（図９（ａ）参照）を軸回りに回転させるものであり、公知の各種装置を用いることができる。例えば、移動式クレーンのアームの先端部にモータ等の駆動手段が取り付けられた回転駆動装置を用いることができる。
そして、地上において、図９（ａ）に示すように、回転軸１０の挿入部１２を回転駆動軸４０の下端部に挿入して、回転軸１０と回転駆動軸４０を接続する。
このとき、外部から固化剤を供給する供給管（図示せず）を回転駆動軸４０内に挿通させ、この供給管を回転軸１０の供給穴１３（図３（ｂ）参照）の上端開口部に接続する。
【００４６】
また、図６（ａ）に示すように、回転軸１０の下端部を掘削部材２０の掘削本体部２１内に上方から挿入し、掘削部材２０の各第一係合突起２６，２６を、回転軸１０の各第一係合溝１１，１１の着脱部１１ａに入り込ませる。
この状態で、図６（ｂ）に示すように、回転軸１０を正回転させることにより、各第一係合突起２６，２６を各第一係合溝１１，１１の正回転係合部１１ｂ，１１ｂに入り込ませ、回転軸１０と掘削部材２０を係合させる。
【００４７】
さらに、図８（ａ）及び（ｂ）に示すように、掘削部材２０の掘削本体部２１に、圧密部材３０の圧密本体部３１を上方から外嵌させ、掘削部材２０の各第二係合突起２８，２８を、圧密部材３０の各第二係合溝３９，３９の着脱部３９ａに入り込ませる。このとき、回転軸１０の上部は、圧密本体部３１の挿通穴３８に挿通された状態となる。
この状態で、図８（ｃ）に示すように、回転軸１０とともに掘削部材２０を正回転させることにより、各第二係合突起２８，２８を各第二係合溝３９，３９の係合部３９ｂ、３９ｂに入り込ませ、掘削部材２０と圧密部材３０を係合させる。
【００４８】
回転軸１０、掘削部材２０及び圧密部材３０を係合させた後に、図９（ａ）に示すように、圧密部材３０の接続部３２を杭Ｋの下端部に外嵌させることにより、杭Ｋの下端部を回転圧入杭装置１に接続する。
【００４９】
そして、回転駆動軸４０を正回転させて、回転圧入杭装置１全体を正回転させながら、回転圧入杭装置１を下降させて、掘削部材２０の下端掘削刃２３及び各側方掘削刃２５，２５の正回転掘削刃２５ａ，２５ａによって地盤Ｇを掘削する。
このとき、供給管（図示せず）から回転軸１０の供給穴１３に供給された固化剤を、掘削部材２０の注入穴２７を通じて掘削土砂に注入する。
【００５０】
掘削部材２０によって掘削された掘削土砂は、圧密部材３０の外側フランジ部３３の各開口部３４，３４（図５（ａ）参照）を通って、外側フランジ部３３の上面側に移動する。このとき、各開口部３４，３４に設けられた上刃３５及び下刃３６（図１参照）によって、掘削土砂は外方に押し出され、掘削穴Ａ内の掘削土砂が圧密される。
また、圧密部材３０の接続部３２に接続された杭Ｋは、回転圧入杭装置１の掘進に伴って自重により下降するため、杭Ｋが地盤Ｇ内に挿入される。このとき、杭Ｋの周囲の掘削土砂は、圧密部材３０によって圧密されているため、杭Ｋの支持力が高まることになる。
【００５１】
杭Ｋを所定の深さまで挿入した後に、回転駆動軸４０を逆回転させ、回転軸１０とともに掘削部材２０を逆回転させることにより、図８（ｂ）に示すように、掘削部材２０の各第二係合突起２８，２８を、圧密部材３０の各第二係合溝３９，３９の着脱部３９ａ内に配置する。これにより、掘削部材２０と圧密部材３０の係合が解除される。
そして、図９（ｂ）に示すように、回転軸１０及び掘削部材２０を下降させ、掘削部材２０を圧密部材３０内から外した後に、逆回転させた掘削部材２０の下端掘削刃２３及び各側方掘削刃２５，２５の逆回転掘削刃２５ｂによって、杭Ｋの下方の地盤Ｇを掘削するとともに、掘削部材２０の注入穴２７を通じて、杭Ｋの下方の掘削土砂に固化剤を注入する。
【００５２】
続いて、図１０（ａ）に示すように、回転駆動軸４０を正回転させ、回転軸１０を正回転させることにより、掘削部材２０の各第一係合突起２６，２６を、回転軸１０の各第一係合溝１１，１１の着脱部１１ａ内に配置する。これにより、回転軸１０と掘削部材２０の係合が解除される。
そして、回転駆動軸４０及び回転軸１０を杭Ｋ内から引き上げて回収することにより、図１０（ｂ）に示すように、地盤Ｇ内に掘削部材２０、圧密部材３０及び杭Ｋが埋設された状態になる。
【００５３】
その後、杭Ｋの周囲の掘削土砂が固化剤によって硬化することにより、杭Ｋが確実に支持されるとともに、杭Ｋの下方の掘削土砂が固化剤によって硬化することにより、杭Ｋの下方に杭Ｋを支持する部位が構築されるため、杭Ｋの沈下を防ぐことができる。
【００５４】
［第一実施形態の回転圧入杭装置及び杭の埋設方法の作用効果］
第一実施形態の回転圧入杭装置１及び杭Ｋの埋設方法では、図９（ａ）に示すように、回転軸１０を正回転させることにより、掘削部材２０によって地盤Ｇを掘削するとともに、圧密部材３０によって掘削土砂を圧密しながら、杭Ｋを地盤Ｇ内に挿入することができる。その後、図９（ｂ）に示すように、掘削部材２０を逆回転させて、掘削部材２０と圧密部材３０の係合を解除し、逆回転させた掘削部材２０によって、杭Ｋの下方の地盤Ｇを掘削することができる。さらに、図１０（ａ）に示すように、回転軸１０を正回転させて、回転軸１０と掘削部材２０の係合を解除し、回転軸１０を杭Ｋ内から引き上げて回収することができる（図１０（ｂ）参照）。このように、地盤Ｇ内に挿入した杭Ｋの下方の地盤を掘削して、杭Ｋを支持する部位を構築することができるため、杭Ｋを埋設するときの作業効率を向上させることができる。
【００５５】
また、回転軸１０、掘削部材２０及び圧密部材３０は、回転軸１０を正回転又は逆回転させることにより、それぞれ係合させたり、係合を解除したりすることができるため、回転軸１０、掘削部材２０及び圧密部材３０を容易に着脱することができる。
【００５６】
＜第二実施形態＞
次に、第二実施形態の回転圧入杭装置について説明する。この第二実施形態の回転圧入杭装置は、前記した第一実施形態の回転圧入杭装置１（図１及び図２参照）と略同様の構成であり、回転軸１０の構成が異なっている。
図１１は、第二実施形態の回転軸を示した図で、（ａ）は側面図、（ｂ）は底面図である。
【００５７】
［回転軸の構成］
第二実施形態の回転軸１０´では、図１１（ａ）及び（ｂ）に示すように、第一係合溝１１の上方に外周溝１５が形成されている。この外周溝１５は、回転軸１０´の全周に形成された環状の凹溝である。
また、第二実施形態の回転軸１０´の第一係合溝１１では、正回転係合部１１ｂから着脱部１１ａの一部に渡って外周溝１５に連通している連通部１１ｄが形成されている。
【００５８】
外周溝１５には、環状の位置決め部材１６が遊嵌されている。この位置決め部材１６は、掘削部材２０の第一係合突起２６（図４（ａ）参照）を第一係合溝１１の着脱部１１ａ内に位置決めするための部材であり、外周溝１５内で回転軸１０´の軸回りに回動可能であるとともに、外周溝１５内で上下方向に移動可能となっている。
位置決め部材１６には、連通部１１ｄを通じて第一係合溝１１内に突出している突出部１６ａが形成されており、この突出部１６ａの横幅は、第一係合溝１１の正回転係合部１１ｂの横幅と同一に形成されている。
【００５９】
［回転軸と掘削部材の係合］
次に、回転軸１０と掘削部材２０の係合について説明する。
図１２は、第二実施形態の回転軸と掘削部材の係合を示した図で、（ａ）は第一係合溝に第一係合突起が入り込んだときの側面図、（ｂ）は回転軸を正回転させたときの側面図、（ｃ）は回転軸を正回転から逆回転に反転させたときの側面図、（ｄ）は回転軸を逆回転から正回転に反転させたときの側面図である。
なお、図１２（ａ）〜（ｄ）では、回転軸１０と掘削部材２０の係合を分かり易く説明するため、掘削部材２０は第一係合突起２６のみを示している。
【００６０】
図１２（ａ）に示すように、回転軸１０´に掘削部材２０を着装したときには、掘削部材２０の第一係合突起２６が、回転軸１０´の第一係合溝１１の着脱部１１ａに下方から入り込む。そして、第一係合突起２６が位置決め部材１６の突出部１６ａの下端部に当接して、位置決め部材１６が上方に押し上げられる。
【００６１】
杭を地盤内に挿入するために、回転軸１０´を正回転させたときには、図１２（ｂ）に示すように、位置決め部材１６を押し上げている第一係合突起２６が、第一係合溝１１の正回転係合部１１ｂに入り込み、回転軸１０´と掘削部材２０が係合される。この状態で、掘削部材２０によって地盤を掘削するとともに、圧密部材３０によって掘削土砂を圧密する。
【００６２】
所定の深さまで杭を挿入した後に、掘削部材２０と圧密部材３０の係合を解除するために、回転軸１０´を正回転から逆回転に反転させたときには、図１２（ｃ）に示すように、第一係合突起２６は、第一係合溝１１内で逆回転係合部１１ｃ側に移動して、逆回転係合部１１ｃに入り込むことになる。これにより、第一係合突起２６が位置決め部材１６の突出部１６ａに対してずれて外れるため、位置決め部材１６は自重によって下方に移動することになり、突出部１６ａは第一係合突起２６と正回転係合部１１ｂの間に落とし込まれる。この状態で、掘削部材２０によって杭の下方を掘削する。
【００６３】
杭の下方を掘削した後に、回転軸１０´と掘削部材２０の係合を解除するために、回転軸１０´を逆回転から正回転に反転させたときには、図１２（ｄ）に示すように、位置決め部材１６の突出部１６ａは、第一係合溝１１の正回転係合部１１ｂに入り込むことになる。このとき、突出部１６ａと正回転係合部１１ｂは同一な横幅であるため、第一係合突起２６は、正回転係合部１１ｂに入り込めなくなり、着脱部１１ａ内に位置決めされることになり、回転軸１０´と掘削部材２０の係合が解除される。この状態で、回転軸１０´を杭内から引き上げて回収する。
【００６４】
［第二実施形態の回転圧入杭装置の作用効果］
第二実施形態の回転圧入杭装置では、回転軸１０´と掘削部材２０の係合を解除するときには、図１２（ｄ）に示すように、位置決め部材１６の突出部１６ａが正回転係合部１１ｂに入り込むことにより、第一係合突起２６を第一係合溝１１の着脱部１１ａ内に位置決めすることができる。これにより、回転軸１０´と掘削部材２０の係合を解除するときに、第一係合突起２６を着脱部１１ａ内に容易に配置することができるため、作業効率を大幅に向上させることができる。
【００６５】
＜各実施形態の変形例＞
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は前記各実施形態には限定されない。例えば、図４に示す掘削部材２０が地盤を掘削するための構成、または、図５に示す圧密部材３０が掘削土砂を外方に押し出す構成は限定されるものではなく、掘削する地盤の地質に対応させて適宜に変更することが望ましい。
【図面の簡単な説明】
【００６６】
【図１】第一実施形態の回転圧入杭装置を上から見た斜視図である。
【図２】第一実施形態の回転圧入杭装置を分解した状態を上から見た斜視図である。
【図３】第一実施形態の回転軸を示した図で、（ａ）は側面図、（ｂ）は底面図である。
【図４】第一実施形態の掘削部材を示した図で、（ａ）は平面図、（ｂ）は側断面図、（ｃ）底面図である。
【図５】第一実施形態の圧密部材を示した図で、（ａ）は平面図、（ｂ）は側断面図、（ｃ）は底面図である。
【図６】第一実施形態の回転軸と掘削部材の係合を示した図で、（ａ）は回転軸に掘削部材を着装した状態の部分側断面図、（ｂ）は回転軸を正回転させて、回転軸と掘削部材を係合させた状態の部分側断面図である。
【図７】第一実施形態の回転軸と掘削部材の係合を示した図で、回転軸を逆回転させて、回転軸と掘削部材を係合させた状態の部分側断面図である。
【図８】第一実施形態の掘削部材と圧密部材の係合を示した図で、（ａ）は掘削部材に圧密部材を着装した状態の部分側断面図、（ｂ）は掘削部材に圧密部材を着装した状態の部分断面底面図、（ｃ）は掘削部材と圧密部材を係合させた状態の部分断面底面図である。
【図９】第一実施形態の杭の埋設方法を示した図で、（ａ）は地盤を掘削するとともに掘削土砂を圧密している態様の部分側断面図、（ｂ）は杭の下方を掘削している態様の部分側断面図である。
【図１０】第一実施形態の杭の埋設方法を示した図で、（ａ）は回転軸と掘削部材の係合を解除した状態の部分側断面図、（ｂ）は回転軸を回収した状態の部分側断面図である。
【図１１】第二実施形態の回転軸を示した図で、（ａ）は側面図、（ｂ）は底面図である。
【図１２】第二実施形態の回転軸と掘削部材の係合を示した図で、（ａ）は第一係合溝に第一係合突起が入り込んだときの側面図、（ｂ）は回転軸を正回転させたときの側面図、（ｃ）は回転軸を正回転から逆回転に反転させたときの側面図、（ｄ）は回転軸を逆回転から正回転に反転させたときの側面図である。
【図１３】従来の回転圧入杭装置を示した部分側断面図である。
【符号の説明】
【００６７】
１      回転圧入杭装置
１０    回転軸
１１    第一係合溝
１１ａ  着脱部
１１ｂ  正回転係合部
１１ｃ  逆回転係合部
１２    挿入部
１６    位置決め部材
１６ａ  突出部
２０    掘削部材
２１    掘削本体部
２６    第一係合突起
２８    第二係合突起
３０    圧密部材
３１    圧密本体部
３９    第二係合溝
４０    回転駆動軸
Ｇ      地盤
Ｋ      杭
【図１】
2007291667.tif 000003
【図２】
2007291667.tif 000004
【図３】
2007291667.tif 000005
【図４】
2007291667.tif 000006
【図５】
2007291667.tif 000007
【図６】
2007291667.tif 000008
【図７】
2007291667.tif 000009
【図８】
2007291667.tif 000010
【図９】
2007291667.tif 000011
【図１０】
2007291667.tif 000012
【図１１】
2007291667.tif 000013
【図１２】
2007291667.tif 000014
【図１３】
2007291667.tif 000015